DE10007414B4 - Process for the through-plating of a substrate for power semiconductor modules by solder and substrate produced by the method - Google Patents

Process for the through-plating of a substrate for power semiconductor modules by solder and substrate produced by the method Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Durchkontaktierung eines Substrats (1) für Leistungshalbleitermodule, das zwei Platten (3o, 3u) aus Metall und eine schichtweise zwischen den Metallplatten aufgenommene Platte (2) aus Keramik mit einem Durchgangsloch (2a) aufweist,
mit den Schritten:
– Einbringen eines Durchgangsloch (4) in eine der Metallplatten (3o) in Ausrichtung mit dem Durchgangsloch (2a) der Keramikplatte (2),
– wobei das Durchgangloch (4) durch Ätzen der Metallplatte (3o) gebildet wird,
– Aufbringen eines Pastenlots (9) auf eine Seite des Substrats (1) und
– Durchführen einer Ofenfahrt, so dass das Pastenlot (9) in die Durchgangslöcher (2a, 4) hineinfließt und die beiden Metallplatten (3o, 3u) durch das Lot (9) dauerhaft miteinander kontaktiert werden.A method of through-contacting a substrate (1) for power semiconductor modules comprising two metal plates (3o, 3u) and a ceramic plate (2) sandwiched between the metal plates and having a through-hole (2a),
with the steps:
Inserting a through hole (4) into one of the metal plates (3o) in alignment with the through hole (2a) of the ceramic plate (2),
- wherein the through hole (4) is formed by etching the metal plate (3o),
- Applying a paste solder (9) on one side of the substrate (1) and
- Carrying out a furnace ride, so that the paste solder (9) flows into the through holes (2 a, 4) and the two metal plates (3 o, 3 u) are permanently contacted by the solder (9).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchkontaktierung eines Substrats für Leistungshalbleitermodule nach Patentanspruch 1 und ein nach dem Verfahren hergestelltes Substrat für Leistungshalbleitermodule nach Patentanspruch 4.The The invention relates to a method for through-contacting a substrate for power semiconductor modules according to claim 1 and a substrate produced by the process for power semiconductor modules according to claim 4.

Leistungshalbleiter finden in den letzten Jahren in breitem Maße Anwendung in der Automobilelektronik, dem Energiemanagement und zunehmend auch in der industriellen Antriebs- und Automatisierungstechnik. In der Regel sind diese Leistungshalbleiter zu Modulen zusammengefaßt, die auf kundenspezifische Anforderungen abgestimmt sind.Power semiconductor have been widely used in automotive electronics in recent years, energy management and increasingly also in industrial drive and automation technology. As a rule, these are power semiconductors grouped into modules, which are tailored to customer-specific requirements.

Bei derartigen Leistungshalbleitermodulen sind einzelne elektronische Bauteile im allgemeinen auf einem Substrat angebracht. Ein derartiges Substrat ist üblicherweise in Form eines Sandwiches ausgestaltet, wobei eine Platte aus Keramik zwischen zwei äußeren Platten aus Metall schichtweise aufgenommen ist. Diese Metallplatten bestehen in der Regel aus Kupfer, da dieses Material sehr gute Eigenschaften bezüglich der elektrischen Leitfähigkeit und der Wärmeleitfähigkeit zeigt. Ein solches Substrat, das aus dem Sandwich Kupfer-Keramik-Kupfer besteht, ist aus der US 5 465 898 bekannt und wird nachfolgend „DCB-Substrat" genannt.In such power semiconductor modules, individual electronic components are generally mounted on a substrate. Such a substrate is usually designed in the form of a sandwich, wherein a plate made of ceramic is sandwiched between two outer plates of metal. These metal plates are usually made of copper, since this material shows very good properties in terms of electrical conductivity and thermal conductivity. Such a substrate, which consists of the sandwich copper-ceramic-copper, is from the US 5,465,898 and is referred to below as "DCB substrate".

Zur Herstellung dieser DCB-Substrate werden die Kupferplatten stark oxidiert und auf die Keramikplatte gelegt. Das somit gebildete Sandwich Kupfer-Keramik-Kupfer wird anschließend während einer Ofenfahrt auf ca. 1000°C erhitzt, wobei ein dabei erzeugtes Eutektikum Kupferoxid-Aluminiumoxid die einzelnen Schichten untrennbar miteinander verbindet (bondet). Zum Löten der elektrischen Bauteile wird typisch in eine Kupfer platte eine Struktur geätzt, wobei die andere Kupferplatte für eine bessere Wärmeabfuhr auf eine Bodenplatte (Heat-Sink) gelötet wird.to Making these DCB substrates will strengthen the copper plates oxidized and placed on the ceramic plate. The sandwich thus formed Copper-ceramic-copper is then heated to approx. Heated to 1000 ° C, wherein a thereby produced eutectic copper oxide-alumina the individual Inseparable layers (bonds). To solder the electrical components is typically in a copper plate a structure etched, where the other copper plate for a better heat dissipation is soldered to a bottom plate (heat-sink).

Zudem kann auch ein beidseitiges Abführen von Potentialen von dem bekannten DCB-Substrat notwendig sein. In diesem Fall ist eine leitende Verbindung zwischen den beiden äußeren Kupferplatten erforderlich, die durch eine Durchkontaktierung erzielt wird.moreover can also be a two-sided discharge of Potentials from the known DCB substrate may be necessary. In this Case, a conductive connection is required between the two outer copper plates, which is achieved by a via.

Eine solche Durchkontaktierung wird z.B. bei den bekannten DCB-Substraten dadurch realisiert, dass in die Keramikplatte ein Durchgangsloch eingebracht wird. Desweiteren wird in dieses Loch vor dem Bonden des Sandwiches ein separates Teil manuell eingelegt. Zum Beispiel wird hierfür eine Kugel aus Kupfer verwendet. Das Positionieren dieser Kupferkugel hat jedoch einerseits den Nachteil, dass das Durchgangsloch in der Keramik ein hohes Maß an Genauigkeit zur exakten Aufnahme der Kupferkugel aufweisen muß, was beispielsweise durch ein aufwendiges Lasertrennverfahren erzielt werden kann. Desweiteren stellt das separate Einlegen dieser Kupferkugel einen zusätzlichen Arbeitsschritt und als auch einen Mehraufwand an Material dar, vergleiche dazu noch die ältere nachveröffentlichte DE 199 45 794 A1 .Such a plated-through connection is realized, for example, in the known DCB substrates in that a through-hole is introduced into the ceramic plate. Furthermore, a separate part is manually inserted into this hole before bonding the sandwich. For example, a ball of copper is used for this purpose. However, the positioning of this copper ball on the one hand has the disadvantage that the through hole in the ceramic must have a high degree of accuracy for exact recording of the copper ball, which can be achieved for example by a complex laser cutting process. Furthermore, the separate insertion of this copper ball is an additional step and as an additional expense of material, compare to the older nachveröffentlichte DE 199 45 794 A1 ,

In Abwandlung zu dem Einlegen eines separaten Teils ist es alternativ möglich, wie aus der DE 199 45 794 A1 bekannt, die Kupferplatten in dem Durchgangsloch der Keramikplatte mittels eines Stempels zusammenzudrücken. Eine dauerhafte Kontaktierung der beiden Platten wird anschließend durch ein Punktschweißen gewährleistet. Diese Möglichkeit führt jedoch zu dem Nachteil eines erhöhten apparativen Aufwands wegen der Schweißvorrichtung und ist in der Energiebilanz aufgrund des Schweißvorgangs sehr ungünstig. Beide der genannten Verfahren sind zudem sehr zeitaufwendig und kostspielig. Alternativ zeigt die DE 199 45 794 A1 das Durchstoßen der oberen Kupferplatte mittels eines spitzen Stempels und das Einfüllen eines Pastenlotes in den dadurch gebildeten tüllenartigen Abschnitt, welches erhitzt wird und somit für eine dauerhafte Durchkontaktierung sorgt.In a modification to the insertion of a separate part, it is alternatively possible, as from DE 199 45 794 A1 known to compress the copper plates in the through hole of the ceramic plate by means of a punch. A permanent contact of the two plates is then ensured by a spot welding. However, this possibility leads to the disadvantage of an increased equipment cost due to the welding device and is very unfavorable in the energy balance due to the welding process. Both of these methods are also very time consuming and costly. Alternatively, the shows DE 199 45 794 A1 piercing the upper copper plate by means of a pointed punch and filling a paste solder in the thus formed tulle-like section, which is heated, thus providing a permanent via.

Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Substrat für Leistungshalbleitermodule mit einer Durchkontaktierung vorzusehen, die noch einfacher und kostengünstiger herzustellen ist.Corresponding the invention has the object, a method and a Substrate for Provide power semiconductor modules with a via, make the even easier and cheaper is.

Im erfindungsgemäßen Verfahren zur Durchkontaktierung eines Substrats für Leistungshalbleitermodule weist das Substrat zwei Platten aus Metall und eine schichtweise zwischen den Metallplatten aufgenommene Platte aus Keramik mit einem Durchgangsloch auf. Ein weiteres Durchgangsloch wird in eine der beiden Metallplatten in Ausrichtung mit dem Durchgangsloch der Keramikplatte hineingeätzt, anschließend wird ein Pastenlot auf eine Seite des Substrats aufgebracht und eine Ofenfahrt durchgeführt, so dass das Pastenlot in die Durchgangslöcher hineinfließt und die beiden Metallplatten durch das Lot dauerhaft miteinander kontaktiert werden.in the inventive method for through-contacting a substrate for power semiconductor modules For example, the substrate has two plates of metal and one layered between the metal plates recorded ceramic plate with a Through hole on. Another through hole is in one of both metal plates in alignment with the through hole of the ceramic plate etched, subsequently a paste solder is applied to one side of the substrate and carried out a kiln ride, so that the paste solder flows into the through holes and the both metal plates by the solder permanently contacted with each other become.

Das erfindungsgemäße Verfahren kommt vorteilhaft bei den eingangs erläuterten DCB-Substraten zum Einsatz. In die Oberfläche eines derartigen Substrats werden Strukturen geätzt, auf die in einem nachfolgenden Schritt weitere elektronische Bauteile gelötet werden. Erfindungsgemäß wird das Durchgangsloch in einer der Kupferplatten hineingeätzt, so dass gleichzeitig die o.g. Strukturen mitgeätzt werden können. Auf diese Weise lassen sich zwei Verfahrensschritte zu einem Schritt zusammenfassen, wodurch eine noch rationellere Fertigung erzielt wird.The method according to the invention is advantageously used in the DCB substrates explained in the introduction. Structures are etched into the surface of such a substrate, to which further electronic components are soldered in a subsequent step. According to the invention, the through-hole is etched into one of the copper plates, so that at the same time the above-mentioned structures can be etched. In this way, two ver To summarize driving steps to a single step, whereby an even more rational production is achieved.

Vor dem Verlöten der elektrischen Bauteile wird ein Pastenlot auf das Substrat aufgebracht. Dabei gelangt das Pastenlot auch auf die Stelle, an der das Durchgangsloch in die Kupferplatte hineingeätzt ist. Somit ist es möglich, dass das Pastenlot während einer Ofenfahrt, bei der gleichzeitig die e lektrischen Bauteile mit dem Substrat verlötet werden können, durch das Durchgangsloch der Kupferplatte in das Durchgangsloch der Keramikplatte hineinfließt, um auf die Fläche der anderen Kupferplatte zu gelangen und somit die beiden Kupferplatten miteinander zu kontaktieren.In front the soldering the electrical components, a paste solder is applied to the substrate. The paste solder also gets to the point where the through hole etched into the copper plate. Thus, it is possible that the paste solder during a Oven ride, at the same time the e lektrischen components with the Soldered substrate can be through the through hole of the copper plate in the through hole of the ceramic plate flows, around on the surface to get to the other copper plate and thus the two copper plates to contact each other.

In einer Weiterbildung der Erfindung hat das Durchgangsloch in der Kupferplatte einen kleineren Durchmesser als das Durchgangsloch in der Keramikplatte. Bezüglich des Zerfließens des Lots ist dabei ein genaues Toleranzmaß für das Durchgangsloch in der Keramikplatte unwesentlich. Folglich ist es möglich, die gewünschten Durchgangslöcher in die Keramikplatte mittels Stanzen einzubringen, bevor sie mit den oxidierten Kupferplatten zu dem Sandwich-Substrat gebondet wird.In a development of the invention has the through hole in the Copper plate has a smaller diameter than the through hole in the ceramic plate. In terms of of bleeding The solder is an exact measure of tolerance for the through hole in the Ceramic plate insignificant. Consequently, it is possible the desired Through holes in the ceramic plate by means of punching before they with the oxidized copper plates is bonded to the sandwich substrate.

Ein Stempel, beispielsweise in Form eines stumpfen Kegels, fährt nach dem Ätzen auf das Substrat nieder, wodurch ein innerer Rand des in der oberen Kupferplatte gebildeten Durchgangslochs in das Durchgangsloch der Keramikplatte hinein umgeformt wird. Dadurch wird vorteilhaft ein besseres Hineinfließen des Pastenlots in das Durchgangsloch der Keramikplatte in Richtung auf die andere Kupferplatte gewährleistet.One Stamp, for example in the form of a blunt cone, moves to the etching down to the substrate, creating an inner edge of the upper one Copper plate formed through hole in the through hole of Ceramic plate is transformed into it. This is advantageous better flow in of the paste solder in the through hole of the ceramic plate in the direction ensured on the other copper plate.

Ein Substrat für Leistungshalbleitermodule, mit zwei Platten aus Metall und einer schichtweise zwischen den Metallplatten aufgenommenen Platte aus Keramik, die ein Durchgangsloch aufweist und eine der beiden Metallplatten ein mit dem Durchgangsloch der Keramikplatte ausgerichtetes Durchgangsloch aufweist und die beiden Metallplatten durch ein Lot miteinander kontaktiert sind, wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt.One Substrate for Power semiconductor modules, with two metal plates and one Layer by layer between the metal plates recorded plate Ceramic having a through hole and one of the two metal plates a through hole aligned with the through hole of the ceramic plate and the two metal plates by a solder together are contacted, is prepared by the method according to the invention.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert oder in abhängigen Patentansprüchen definiert.Further advantageous embodiments and developments of the inventive concept are explained in more detail in the following description or defined in the dependent claims.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen in einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:The Invention and advantageous details are below Referring to the drawings in an exemplary embodiment explained in more detail. It demonstrate:

1 eine perspektivische Ansicht einer Platte aus Keramik, die mit Durchgangslöchern versehen ist; 1 a perspective view of a plate made of ceramic, which is provided with through holes;

2 eine seitliche Querschnittansicht eines Substrats, das aus der in der 1 gezeigten Keramikplatte und zwei Metallplatten gebildet ist; 2 a side cross-sectional view of a substrate, which consists of in the 1 shown ceramic plate and two metal plates is formed;

3 eine seitliche Querschnittansicht des Substrats, bei dem eine der Metallplatten ein Durchgangsloch in Ausrichtung mit dem Durchgangsloch der Keramikplatte aufweist; 3 a side cross-sectional view of the substrate, wherein one of the metal plates has a through hole in alignment with the through hole of the ceramic plate;

4 eine Draufsicht auf das Substrat; 4 a plan view of the substrate;

5 eine Querschnittansicht des Substrats zusammen mit einem Stempel; 5 a cross-sectional view of the substrate together with a stamp;

6 eine seitliche Querschnittansicht des Substrats mit aufgebrachtem Pastenlot; und 6 a side cross-sectional view of the substrate with applied paste solder; and

7 eine seitliche Querschnittansicht des Substrats mit zerflossenem Pastenlot. 7 a side cross-sectional view of the substrate with fused paste solder.

In der 1 ist eine Platte 2 aus Keramik perspektivisch dargestellt, die üblicherweise für Substrate verwendet wird. Bei diesem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Keramikplatte 2 eine Vielzahl von Durchgangslöchern 2a auf, die beispielsweise entlang der Kanten der Keramikplatte 2 ausgerichtet sind. Die in dieser Figur gezeigte große Anzahl von Durchgangslöchern 2a läßt sich beispielsweise sehr rationell durch einen Stanzvorgang in die Keramikplatte 2 vor dem Brennen einbringen.In the 1 is a plate 2 made of ceramic in perspective, which is commonly used for substrates. In this embodiment shown, the ceramic plate 2 a plurality of through holes 2a on, for example, along the edges of the ceramic plate 2 are aligned. The large number of through holes shown in this figure 2a can be, for example, very efficiently by a punching process in the ceramic plate 2 bring in before burning.

In der 2 ist ein Substrat 1 in einer seitlichen Querschnittansicht dargestellt. Hierbei ist die Keramikplatte 2a schichtweise zwischen zwei Platten 3o, 3u aus Metall aufgenommen. Diese Metallplatten 3o, 3u bestehen üblicherweise aus Kupfer, weshalb das Substrat nachfolgend als DCB-Substrat bezeichnet wird. Zur Herstellung dieses DCB- Substrats werden die Kupferplatten stark oxidiert und auf die Keramikplatte gelegt, so dass durch die Bildung des Eutektikums Kupferoxid-Aluminiumoxid ein untrennbarer Sandwich Kupfer-Keramik-Kupfer entsteht. Das Einbringen der Durchgangslöcher 2a in die Keramikplatte 2 wird jeweils vor dem Bonden der Keramikplatte 2 mit den Kupferplatten 3o, 3u durchgeführt.In the 2 is a substrate 1 shown in a lateral cross-sectional view. Here is the ceramic plate 2a layer by layer between two plates 3o . 3u made of metal. These metal plates 3o . 3u are usually made of copper, which is why the substrate is hereinafter referred to as DCB substrate. For the production of this DCB substrate, the copper plates are strongly oxidized and placed on the ceramic plate, so that the formation of the eutectic copper oxide-alumina an inseparable sandwich copper-ceramic copper is formed. The insertion of the through holes 2a in the ceramic plate 2 is in each case before the bonding of the ceramic plate 2 with the copper plates 3o . 3u carried out.

Die einzelnen Schichten des Substrats in der hier gezeigten Form weisen unterschiedliche Dicken auf. Die Keramikplatte 2 in der Mitte hat eine Dicke von typisch 0,25 mm–1 mm, wobei die außen liegenden Kupferplatten 3o, 3u eine im Vergleich zur Keramikplatte 2 geringere Dicke von ca. 300 μm aufweisen. Somit bildet die Keramikplatte 2 die Hauptträgerschicht des Substrats 1 aus. Die Dicken der jeweiligen Platten sind jedoch nicht auf die angegebenen Wert festgelegt, sondern können von diesen Werten in gewissen Grenzen abweichen.The individual layers of the substrate in the form shown here have different thicknesses. The ceramic plate 2 in the middle has a thickness of typically 0.25 mm-1 mm, with the outer copper plates 3o . 3u one in comparison to the ceramic plate 2 have a smaller thickness of about 300 microns. Thus, the ceramic plate forms 2 the main carrier layer of the substrate 1 out. However, the thicknesses of the respective plates are not set to the specified value, but may deviate from these values within certain limits.

Die 3 zeigt das Substrat 1 in einer seitlichen Querschnittansicht nach einem weiteren Verfahrensschritt. In der Darstellung ist zu erkennen, dass die obere Kupferplatte 3o ein Durchgangsloch 4 aufweist. Das Durchgangsloch 4 wird durch Ätzen des Kupfers gebildet. In Bezug auf das Durchgangsloch 2a hat das Durchgangloch 4 einen kleineren Durchmesser und ist mit diesem mittig ausgerichtet.The 3 shows the substrate 1 in a lateral cross-sectional view after a further process step. In the illustration it can be seen that the upper copper plate 3o a through hole 4 having. The through hole 4 is formed by etching the copper. With respect to the through hole 2a has the through hole 4 a smaller diameter and is aligned with this center.

In der 4 ist das in der 3 gezeigte Ausführungsbeispiel des Substrats 1 in einer Draufsicht dargestellt. Wie zu erkennen, ist ein Durchmesser d2 des Durchgangslochs 2a größer als ein Durchmesser d1 des Durchgangslochs 4. Beispielhaft beträgt der Durchmesser d1 0,8 mm und der Durchmes ser d2 2 mm. Beide Durchgangslöcher 2a, 4 sind kreisrund ausgebildet, wobei jedoch eine davon abweichende Form möglich ist, beispielsweise in Gestalt eines Ovals oder eines Rechtecks.In the 4 is that in the 3 shown embodiment of the substrate 1 shown in a plan view. As can be seen, a diameter d 2 of the through-hole 2a larger than a diameter d 1 of the through hole 4 , By way of example, the diameter d 1 is 0.8 mm and the diameter d 2 is 2 mm. Both through holes 2a . 4 are formed circular, but a different shape is possible, for example in the form of an oval or a rectangle.

Die 5 zeigt das Ausführungsbeispiel des Substrats 1 gemäß 3 bzw. 4, zusammen mit einem Stempel 5, der für eine weitere Bearbeitung des Substrats 1 eingesetzt wird. Auf einer dem Substrat zugewandten Seite weist der Stempel 5 einen Abschnitt 6 in Form eines stumpfen Kegels auf. Nach dem Ätzen des Durchgangslochs 4 wird in einem folgenden Bearbeitungsschnitt der Stempel 5 niedergefahren, so dass ein innerer Rand r des Durchgangslochs 4 durch den Abschnitt 6 des Stempels 5 in das Durchgangsloch 2a hinein umgeformt wird. Die Kanten des inneren Randes r des Durchgangslochs 4 können nach dem Umformen durch den Stempel 5 alternativ zu dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel auch auf einer Fläche 8 (7) der unteren Kupferplatte 3u aufliegen.The 5 shows the embodiment of the substrate 1 according to 3 respectively. 4 , together with a stamp 5 for further processing of the substrate 1 is used. On a side facing the substrate, the punch 5 a section 6 in the form of a blunt cone. After etching the through hole 4 is in a subsequent editing section of the stamp 5 knocked down so that an inner edge r of the through hole 4 through the section 6 of the stamp 5 in the through hole 2a is transformed into it. The edges of the inner edge r of the through-hole 4 can after forming by the stamp 5 Alternatively to the embodiment shown here also on a surface 8th ( 7 ) of the lower copper plate 3u rest.

Nachdem das Durchgangsloch 4 in die obere Kupferplatte 3o eingebracht ist, wird das Substrat 1 mit einem Pastenlot 7 bedruckt. Bei Verwendung einer Lotdruckschablone (nicht gezeigt), bei der ein entsprechendes Pad ausgespart ist, gelangt dabei das Pastenlot 7 auch auf die Stelle, an der in der oberen Kupferplatte 3o das Durchgangsloch 4 ausgebildet ist. Wie in der 6 zu erkennen, liegt das aufgedruckte Pastenlot nicht eben auf dem Substrat 1 auf, sondern es paßt sich an die durch das Niederdrücken des inneren Randes r des Durchgangslochs 4 ausgebildete Kontur an. Dadurch ist bei einem anschließenden Zerfließen sichergestellt, dass das Lot vollständig in das Durchgangsloch 2a und auf die Fläche 8 der unteren Kupferplatte 3u gelangt.After the through hole 4 in the upper copper plate 3o is introduced, the substrate becomes 1 with a paste solder 7 printed. When using a Lotdruckschablone (not shown) in which a corresponding pad is recessed, thereby passes the paste solder 7 also to the place where in the upper copper plate 3o the through hole 4 is trained. Like in the 6 To recognize, the printed paste solder is not flat on the substrate 1 but it adapts to that by depressing the inner edge r of the through hole 4 trained contour. As a result, it is ensured in a subsequent deliquescence that the solder is completely in the through hole 2a and on the surface 8th the lower copper plate 3u arrives.

In der 7 ist das Substrat 1 in einer seitlichen Querschnittansicht für einen Zustand gezeigt, der sich nach einer Ofenfahrt einstellt. Infolge der während der Ofenfahrt eingebrachten Wärme ist das auf das Substrat 1 aufgebrachte Pa stenlot 7 vollständig zerflossen, was in der 7 durch die massiv dargestellte Fläche gezeigt ist. Das Lot 7 benetzt in gleicher Weise die Fläche 8 der unteren Kupferplatte 3u als auch die Ränder r des in der oberen Kupferplatte 3o ausgebildeten Durchgangsloch 4. Somit ist eine dauerhafte Durchkontaktierung des Substrats 1 gewährleistet.In the 7 is the substrate 1 shown in a side cross-sectional view for a state that sets after a kiln drive. Due to the heat introduced during the kiln run, this is on the substrate 1 Applied Pa soldering 7 completely melted, what in the 7 is shown by the solid surface shown. The lot 7 wets the area in the same way 8th the lower copper plate 3u as well as the r edges of the upper copper plate 3o trained through hole 4 , Thus, a permanent via of the substrate 1 guaranteed.

Durch das erfindungsgemäße Hineinätzen eines Durchgangsloches 4 in einer der Kupferplatten des bekannten DCB-Substrats 1 ist es somit möglich, gleichzeitig weitere Strukturen durch den gleichen Ätzvorgang zu erzeugen und ein Zerfließen eines auf das DCB-Substrat 1 aufgebrachten Pastenlots 7 in ein in der Keramikplatte 2 des DCB-Substrats 1 ausgebildetes Durchgangsloch 2a hinein während einer ohnehin durchzuführenden Ofenfahrt vorzusehen, wodurch eine Durchkontaktierung des DCB-Substrats 1 einfach und kostengünstig erzielt wird.By inserting a through-hole in accordance with the invention 4 in one of the copper plates of the known DCB substrate 1 Thus, it is possible to simultaneously generate further structures by the same etching process and a flow of one onto the DCB substrate 1 applied paste lots 7 in one in the ceramic plate 2 of the DCB substrate 1 trained through hole 2a in during an already to be carried out oven travel, whereby a via of the DCB substrate 1 is achieved easily and inexpensively.

11
Substratsubstratum
22
Platte aus Keramikplate made of ceramic
2a2a
DurchgangslochThrough Hole
3o3o
Platte aus Metallplate made of metal
3u3u
Platte aus Metallplate made of metal
44
DurchgangslochThrough Hole
d1 d 1
Durchmesser des Durchgangslochs 4 Diameter of the through hole 4
d2 d 2
Durchmesser des Durchgangslochs 2a Diameter of the through hole 2a
rr
innerer Rand des Durchgangslochs 4 inner edge of the through hole 4
55
Stempelstamp
66
Abschnitt des Stempels 5 in Form eines stumpfen KegelsSection of the stamp 5 in the form of a blunt cone
77
Lotsolder
88th
Fläche der Metallplatte 3u Surface of the metal plate 3u

Claims (8)

Verfahren zur Durchkontaktierung eines Substrats (1) für Leistungshalbleitermodule, das zwei Platten (3o, 3u) aus Metall und eine schichtweise zwischen den Metallplatten aufgenommene Platte (2) aus Keramik mit einem Durchgangsloch (2a) aufweist, mit den Schritten: – Einbringen eines Durchgangsloch (4) in eine der Metallplatten (3o) in Ausrichtung mit dem Durchgangsloch (2a) der Keramikplatte (2), – wobei das Durchgangloch (4) durch Ätzen der Metallplatte (3o) gebildet wird, – Aufbringen eines Pastenlots (9) auf eine Seite des Substrats (1) und – Durchführen einer Ofenfahrt, so dass das Pastenlot (9) in die Durchgangslöcher (2a, 4) hineinfließt und die beiden Metallplatten (3o, 3u) durch das Lot (9) dauerhaft miteinander kontaktiert werden.Method for through-contacting a substrate ( 1 ) for power semiconductor modules, the two plates ( 3o . 3u ) made of metal and a layer sandwiched between the metal plates ( 2 ) made of ceramic with a through hole ( 2a ), comprising the steps of: - introducing a through hole ( 4 ) in one of the metal plates ( 3o ) in alignment with the through hole (FIG. 2a ) of the ceramic plate ( 2 ), - whereby the through hole ( 4 ) by etching the metal plate ( 3o ), - applying a paste solder ( 9 ) on one side of the substrate ( 1 ) and - performing a furnace run so that the paste solder ( 9 ) into the through holes ( 2a . 4 ) flows in and the two metal plates ( 3o . 3u ) through the Lot ( 9 ) are permanently contacted with each other. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen des Pastenlots (9) ein innerer Rand (r) des Durchgangslochs (4) in der Metallplatte (3o) durch einen Stempel (5) in das Durchgangsloch (2a) hinein umgeformt wird.A method according to claim 1, characterized in that before the application of the paste solder ( 9 ) an inner edge (r) of the through-hole ( 4 ) in the metal plate ( 3o ) by a stamp ( 5 ) in the Through hole ( 2a ) is transformed into it. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Ofenfahrt weitere elektronische Bauteile mit dem Substrat (1) verbunden werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that during the kiln ride further electronic components with the substrate ( 1 ) get connected. Substrat für Leistungshalbleitermodule, welches ausgebildet ist gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit zwei Metallplatten (3o, 3u) und einer dazwischen schichtweise aufgenommenen Keramikplatte (2), wobei die eine Metallplatte (3o) und die Keramikplatte (2) jeweils zueinander ausgerichtete Durchgangslöcher (4, 2a) aufweisen, und wobei eine Kontaktierung (9) vorgesehen ist, durch welches die beiden Metallplatten (3o, 3u) kontaktiert sind, – wobei die Kontaktierung als Lot (9) ausgebildet ist und – wobei die andere Metallplatte (3u) durchgehend, also ohne ausgerichtetes Durchgangsloch ausgebildet ist, um mit den ausgerichteten Durchgangslöchern (4, 2a) der einen Metallplatte (3o) und der Keramikplatte (2) einen einseitig verschlossenen Aufnahmebereich für das Lot (9) zu bilden.Substrate for power semiconductor modules, which is formed according to a method according to one of claims 1 to 3, with two metal plates ( 3o . 3u ) and a sandwiched therebetween ceramic plate ( 2 ), wherein the one metal plate ( 3o ) and the ceramic plate ( 2 ) each aligned through holes ( 4 . 2a ), and wherein a contacting ( 9 ) is provided, through which the two metal plates ( 3o . 3u ), wherein the contacting as solder ( 9 ) is formed and - wherein the other metal plate ( 3u ) is formed continuously, ie without an aligned through hole, in order to align with the aligned through holes ( 4 . 2a ) of a metal plate ( 3o ) and the ceramic plate ( 2 ) a one-sided closed receiving area for the solder ( 9 ) to build. Substrat (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall aus Kupfer besteht.Substrate ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the metal consists of copper. Substrat (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser (d1) des Durchgangslochs (4) kleiner als ein Durchmesser (d2) des Durchgangslochs (2a) ist.Substrate ( 1 ) according to claim 5, characterized in that a diameter (d 1 ) of the through-hole ( 4 ) smaller than a diameter (d 2 ) of the through-hole ( 2a ). Substrat (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein innerer Rand (r) des Durchgangslochs (4) in das Durchgangsloch (2a) hinein umgeformt ist.Substrate ( 1 ) according to claim 6, characterized in that an inner edge (r) of the through-hole ( 4 ) in the through hole ( 2a ) is transformed into it. Substrat (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchgangsloch (4) eine kreisrunde Form hat.Substrate ( 1 ) according to one of claims 5 to 7, characterized in that the through hole ( 4 ) has a circular shape.
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